牛头刨床说明书

《机械原理》课程设计任务书

姓名: 赵卫朝

学号：100202634 设计题目牛头刨床总体设计设计方案或型号: 方案3

原始参数刨头行程：H=600mm

机架高度：AC=380mm；

行程速比系数：K=1.8；

连杆与导杆长度比（ED/DC）系数：S=0.3;

曲柄转速:n=60rpm；

摆动导杆质量:G4=21.6kg（质心在杆中点处）；

摆动导杆对质心转动惯量：J C4=3.5kgm2；

滑枕质量：G6＝51kg（质心坐标hg=0mm）；

刨削阻力：Pr=13230N（刨削阻力坐标hr=0mm）；

设计内容：

1、了解牛头刨床的功能和设计基本要求；

2、机械系统运动方案的拟定

（1）原动机型式选择；（2）执行机构的选择;（3）传动机构的选择；（4）制定机械运动循环图；（5）运动方案布置简图

3、机构尺度设计

（1）确定构件尺寸；（2）画机构运动简图

4、机构运动分析，画机构运动曲线图

5、机构动力分析，画M-Φ曲线图

6、完成1＃图一张，撰写设计说明书一份。

指导教师

第一章牛头刨床总体设计的任务

1.1 设计的目的和任务

本设计的目的在于巩固和加深机械原理课程中课堂所讲授的基础理论和基本技能，培养学生进行机构分析和机构设计的能力，力求使所学知识通过课程设计而系统化，为机械设计奠定基础。

牛头刨床总体设计包括：摆动导杆机构运动分析和动态静力分析，以及在此基础上计算飞轮转动惯量，并设计凸轮机构，齿轮机构，双摇杆机构，棘轮螺旋机构，绘图若干张，计算说明书一份

1.2牛头刨床基本机构的组成和工作性能简介

牛头刨床是一种用刨削方式加工平面的一种机床。此种机床分为机械传动式和液压传动式两种。图1所示为常见的机械传动式牛头刨床基本机构组成示意图。电动机经由三角皮带轮2、3，齿轮4、5，齿轮6、7，带动与齿轮7（飞轮）相固联的曲柄13

和凸轮8而将运动分为二路。一路是通过曲柄13，滑块14，导杆15，连杆16带动滑枕12作往复运动，从而使刨刀切削工件。另一路运动是通过凸轮8带动双摇杆机构，从而使棘轮9间歇转动，棘轮的间歇转动使与其固联的螺旋副(未画出)间歇传动，从而使工件间歇横向进给。

刨刀右行时刨刀切削工件，称为工作行程。刨刀左行时不切削工件，称为空回行程。当刨刀在工作行程时，为了减小电动机

容量和提高切削质量，要求刨削速度较低，且接近匀速切削；在空回行程时，为了节约时间和提高劳动生产率，要求采用有急回特性的摆动导杆机构。此外，当刨刀每切削完一次而进行空回行程时，希望工件在此时实现横向进给以供刨刀下一个工作行程切削。

图1 牛头刨床机构组图示意图

在工作行程时，刨刀受到工件相当大的工作阻力，为使工作平稳，在工作行程的开始和结束各有一段空刀距离一般空刀距定

1，即0.05H（如图2），

为工作行程的

20

在上图中假设工件的工作阻力为常数，在空回程中切削阻力等于零。显然在一个工作循环中，刨刀受力变化是很大的，必然会造成系统的速度波动。为减小主轴的速度波动，需采用飞轮调速，以利于减少电动机容量和提高切削质量。

牛头刨床总体方案设计的机械传动方框图如下图3。

图3 机械传动方框图

图2

第二章牛头刨床简介与数据

2.1设计数据

牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄13和固结在其上的凸轮8。刨床工作时，由导杆机构13-14-15-16带动刨头16和刨刀17作往复运动。刨头右行时，刨刀进行切削，称工作切削。此时要求速度较低且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量；刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产效率。为此刨床采用急回作用得导杆机构。刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构棘轮机构带动螺旋机构，使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中则没有切削阻力。因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需装飞轮来减小株洲的速度波动，以减少切削质量和电动机容量。

已知数据（见表1）

表一

第三章牛头刨床设计要求与位置的确定

3.1导杆机构的运动分析

已知曲柄每分钟转数n，各构件尺寸及重心位置，切刨头导路x-x位于导杆端点E所作圆弧高的平分线上。

要求作机构的运动简图，并作机构两个位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图。以上内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上。

3.2设计的基本要求

对于摆动导杆机构的运动分析和动态静力分析，要求对所要求分析的机构位置，绘制机构运动简图。用相对运动图解法求刨刀速度和加速度。汇集本组全部位置的运动分析结

果，绘制机构位移线图、速度线图、加速度线图。将本组各个位置的运动分析数据汇总、列表，绘制运动曲线图；另外，在不考虑摩擦的情况下，用力多边形法对二个位置进行动态静力分析，求各运动副反力和需要作用在曲柄上的平衡力矩。力多边形和隔离体构件受力分析均与运动分析画在同一张绘图纸上，将本组各个位置的平衡力矩汇总，绘制M－φ曲线图。

3.3曲柄位置的确定

曲柄位置图的作法为：取1和8’为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1’和7’为切削起点和终

点所对应的曲柄位置，其余2、3…12等，是由位置1起，顺ω2方向将曲柄圆作12等分的位置（如下图4）。备注：(μl=0.005m/m m)

AB杆表示1号构件，B滑块表示2号构件，CD杆表示3号构件，DE杆表示4号构件，E 滑块表示5号构件，机架表示6号构件。

图4